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¿Alguna vez te has preguntado cómo funcionan las luces de tu casa? ¿Qué ocurre cuando abres la nevera? ¿Cómo es capaz de pensar tu teléfono móvil? Mira a tu alrededor. En la sala donde estés verás al menos un enchufe y varios aparatos eléctricos. La electricidad nos rodea, la usamos para todo, hasta el punto de que si se va la luz no recordamos dónde habíamos puesto las velas.

Hoy, mediante un pequeño experimento, descubriremos qué es un circuito eléctrico y construiremos nuestra propia casa domótica o inteligente. ¿Te animas? ¡Empezamos!

¿Qué es un circuito eléctrico?

Un circuito eléctrico es una combinación de elementos conectados entre sí y que forman un camino cerrado, de manera que la electricidad pueda moverse a través de él y que su energía sea aprovechada para alguna función como iluminar, calentar, mover un motor, llamar a casa y decir que no vamos a cenar…

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Los circuitos eléctricos están formados por tres elementos.

El primer elemento son los generadores de energía, como las pilas, la batería de tu móvil o el enchufe de tu casa. Es la parte del circuito que aporta electricidad, o lo que es lo mismo, los electrones.

Coge alguna pila que tengas a mano y obsérvala:

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Una pila no es más que un depósito de energía eléctrica. En ella se almacenan los electrones para luego ser utilizados en el circuito. Tiene dos partes, un polo positivo, donde se encuentran los electrones cuando la pila está cargada, y un polo negativo a donde van a parar cuando ésta se descarga.

El segundo elemento son los cables o conectores. Si nuestro circuito eléctrico fuera la instalación de agua de nuestra casa, los cables serían sus tuberías, solo que en este caso, en vez de circular agua, circula electricidad.

El tercer elemento es el resto de componentes que están conectados al circuito elećtrico y que utilizan o modifican de algún modo la electricidad de éste. Pueden ser una bombilla, una resistencia, un LED, un sensor, un motor, etc.

Pero…¿por qué se mueve la electricidad de un lado a otro?

¡Hagamos un experimento para comprobar cómo funciona!

Experimentando con el agua: nuestro primer circuito no eléctrico

Vamos a hacer un pequeño experimento usando vasos de plástico y un poco de agua para entender mejor el concepto que acabamos de explicar.

Para este experimento necesitarás:

  • Dos vasos de plástico (mejor transparentes)
  • Un par de pajitas
  • Un lápiz o unas tijeras
  • ¡Agua!

Queremos hacer una canalización entre nuestros dos vasos, ¡pronto verás por qué!

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Tal como puedes ver en las imágenes debes realizar un agujero en cada vaso y comunicarlos usando una pajita. Puedes usar un lápiz con la punta afilada y presionar un poco hasta que lo consigas.

  1. Llena ahora de agua el primer vaso. Gracias a la gravedad, el agua circula del primer al segundo vaso a través de la pajita. Simple, ¿verdad? Eso es exactamente lo que hace la electricidad en un circuito eléctrico. Una pila no es más que un almacén de electrones donde uno de sus polos, nuestro primer vaso, tiene muchísimos más electrones que el segundo. Cuando conectamos ambos polos a través de un cable ocurre lo mismo que con el agua en nuestros vasos. Los electrones empiezan a circular desde el punto donde hay más hasta donde hay menos buscando un equilibrio. A este fenómeno se le conoce como tensión y si miras atentamente en una pila verás que se mide en voltios (V).

  2. Repite ahora el experimento apretando un poco la pajita con tus dedos y vuelve a llenar el vaso. ¿Qué sucede? Ahora al agua sale a menor velocidad por el segundo vaso. Con tus dedos, estás dificultando que el agua circule con facilidad de un lado a otro. En los circuitos eléctricos a los elementos que dificultan o impiden el paso de la corriente se los conoce como resistencias y se miden en ohmnios (Ω).

  3. Si aprietas con más fuerza la pajita, o lo que es lo mismo, si aumentas la resistencia del circuito, el agua tardará más tiempo en pasar de un vaso a otro. De la misma manera, en un circuito eléctrico, a la cantidad de electrones que pasan por un punto en un tiempo determinado se la conoce como intensidad y se mide en amperios (A).

Por tanto, la tensión o potencial eléctrico fuerza a los electrones a moverse de un punto a otro del circuito. Circularán más o menos electrones en un tiempo determinado, es decir, habrá más o menos intensidad dependiendo de las resistencias del circuito que, como los obstáculos de un camino, dificulten el paso de los electrones de un lado a otro.

Ahora que ya sabes cómo funciona un circuito eléctrico ¿por qué no construimos uno?

Construyendo nuestro primer circuito eléctrico

¡Vamos a aprender cómo hacer nuestro primer circuito eléctrico!

Necesitarás:

  • Una pila de petaca de 4,5 V
  • Cables finos
  • Una lamparita o bombilla y su portalámparas
  • Una tijera o un pela cables
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Monta el circuito tal como se ve en la imagen. Para ello conecta el polo positivo de tu pila a una de las patas del portalámparas y el polo negativo al agujero o tornillo central de éste. Recuerda quitar uno o dos centímetros de plástico aislante de ambos extremos (ayúdate de una tijera o un pelacables) y coloca la bombilla si no lo habías hecho todavía. ¡Eureka! ¡Luz!

¿Recuerdas lo que dijimos sobre la tensión, la intensidad y la resistencia? Nuestra pila tiene una tensión, o lo que es lo mismo, un almacén de electrones, de 4,5 V. Cuando la conectamos a la bombilla, ésta, que es una resistencia, dificulta el paso de los electrones hasta el punto de que acaba calentándose mucho y generando luz. ¡Así funciona una bombilla incandescente!

Construyendo una casa inteligente: los circuitos en serie y paralelo

¿Alguna vez te has preguntado cómo están conectadas las luces de tu casa? Vamos a construirnos una casita de campo para descubrirlo. Bueno… una maqueta, ¡pero le vamos a instalar luces y todo! Más tarde aprenderemos cómo hacerla inteligente. ¡Empezamos!

Para construir tu casa necesitarás:

  • Una caja de zapatos o cualquier otra caja de cartón
  • Una pila de petaca de 4,5 V
  • Cables finos
  • 2x Lamparitas o bombillas y sus respectivos portalámparas
  • Una tijera o un pela cables
  • Un cutter
  • Cinta adhesiva
  • Pinturas para decorar tu casa
  • Un lápiz o rotuladores
  • Mi primer kit de robótica
  • Un ordenador con acceso a internet
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En primer lugar dibuja sobre tu caja de cartón los elementos de tu casa con ayuda de un lápiz o un rotulador. La puerta principal, las ventanas… ¡todo lo que quieras añadirle! Con la ayuda de unas tijeras o un cutter, y mucho cuidado, recorta los contornos que necesites para crear tus puertas y ventanas. ¡Ahora se parece mucho más a una casa! Recuerda hacer un agujero en un lado de la tapa para que puedas pasar cables. Es hora de echarle a tu casa una mano de pintura. Píntala a tu gusto con pintura acrílica, temperas u otros elementos.

Ahora es el momento de crear el sistema de iluminación. Abre tu caja de zapatos. ¡Vamos a montar en la tapa nuestro circuito eléctrico! Para ello usaremos nuestra pila de petaca, varios cables, y dos bombillas. Tenemos dos opciones: construir un circuito en serie o construirlo en paralelo. ¿Qué opción será mejor?

Construyendo el circuito en serie

Coloca sobre el techo de tu casa, la tapa, los dos portalámparas con las bombillas. Fíjalos bien con cinta adhesiva para que no se caigan cuando estén boca abajo.

Ahora debemos realizar las conexiones. En un circuito en serie los elementos van conectados uno tras otro. Si tenemos dos bombillas conectaremos el polo positivo de nuestra pila a la patilla de la primera bombilla. La patilla central o tornillo del portalámparas, su polo negativo, lo conectaremos a la patilla de la segunda bombilla. Por último conectaremos la patilla central de la segunda bombilla al polo negativo de nuestra pila, cerrando el circuito.

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Coloca el techo de tu casa y observa el efecto… No da mucha luz, ¿verdad? Mide con ayuda de un voltímetro la tensión que cae en una de las bombillas. Desenrosca una de las bombillas del portalámparas ¿Qué ha ocurrido? ¡Todas las bombillas se han desconectado!

Mejor probemos con el circuito en paralelo…

Construyendo el circuito en paralelo

En este tipo de circuitos todos los elementos están colocados en paralelo con la fuente de energía, en nuestro caso la pila. Esto quiere decir que la parte positiva de la pila se conecta al positivo de cada la bombilla, y la parte negativa de la pila al negativo de cada bombilla. Vuelve a colocar el techo de tu casa y observa el efecto. ¡Ahora sí! Las bombillas brillan mucho más.

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¿Por qué las bombillas brillan mucho más en este circuito que en el circuito en serie? Mide de nuevo con ayuda del voltímetro entre los polos de las dos bombillas para saber cuánta tensión cae en cada una ¿Cae más tensión o menos que el circuito anterior? Prueba a desenroscar una de las bombillas de su portalámparas. ¡El resto de bombillas sigue funcionando!

Después de realizar los dos circuitos ¿cómo crees que están conectadas las bombillas de la casa en donde vives, en serie o en paralelo? Imagina que cada vez que se fundiera una bombilla el resto dejará de dar luz…

Haciendo inteligente nuestra casa

Ya hemos averiguado cuál es el mejor tipo de circuito para iluminar nuestra pequeña casa. Sin embargo, la tecnología que estamos utilizando es un poco básica. Hoy en día, en muchas casas ya se usa iluminación LED en vez de bombillas incandescentes o de bajo consumo. Un LED no funciona igual que una bombilla, pero al igual que ésta es capaz de emitir luz e iluminar una habitación.

Coge ahora tu kit de robótica y sustituye el circuito anterior por tu placa ZUM y las dos bombillas por los LEDs e instálalas en tu casa. La conexión y programación podrían ser las siguientes:

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Las luces LED tienen muchas ventajas respecto a las bombillas tradicionales. Dan más luz, gastan mucha menos energía y duran mucho más tiempo. Por esa razón están siendo cada vez más utilizadas, sustituyendo incluso a las bombillas de bajo consumo.

Ahora que has iluminado tu casa con LEDs y tu kit de robótica, ¡tienes una casa inteligente! Eso significa que puedes controlarla totalmente a tu gusto.

¿Por qué no pruebas a instalarle un sensor de iluminación para que las luces se enciendan solo cuando se haga de noche y se apaguen cuando amanezca? ¿Qué sensor necesitaremos para saber cuando es de noche o de día? Recuerda cómo funcionaba el sensor de luz .

¿Qué tal una alarma usando tu sensor de ultrasonidos y el zumbador como sirena? ¿Y si le pones a tus luces un temporizador? ¿Añadimos una puerta automática usando un servomotor?

¡Las posibilidades de una casa inteligente son infinitas!

4 comentarios

  1. Muy buena la explicación de todo el ejercicio, la voy a usar con mi hijo. ¿Y qué tal añadir a la casa algo de energías renovables? :)))))

  2. Julián Caro

    Hola Pablo. Me alegra que te guste. Usar energías renovables es una idea estupenda. Permanece atento a Diwo ya que pronto sacaremos nuevas actividades que pueden darte ideas para añadir a tu casa. Mientras tanto ¿por qué no pruebas a alimentar tu placa a través de un panel solar? Recuerda que tu placa controladora funciona a 5V por lo que tendrás que asegurarte que la placa solar que compres te ofrezca dicha tensión. Puedes alimentar tu placa controladora conectando el negativo de tu placa al pin GND y el positivo a la entrada Vin.

    ¡Esperamos ver tu casa con energías renovables muy pronto!

    Un saludo

    1. Julián Caro

      Si pruebas a usar una placa solar. No olvides que puedes realizar también un buscaluz:

      http://diwo.bq.com/jugando-con-la-energia-solar/

      Nosotros usamos un sensor de luz en este caso, pero puedes usar tu placa solar y controlarlo de una forma muy parecida. ¡Espero que te sea de ayuda!

      Un saludo

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